波浪对外壁开孔双圆筒结构的作用

【摘要】：近年来许多国家都在兴建深水码头和防波堤,传统的直立式结构已经不能满足工程实际需要。为了减小波浪的反射和结构所受波浪力,近几十年来各国竞相研究各种新型防波堤结构。其中外壁开孔双筒柱结构由于具有良好的减小波浪反射和自身所受波浪力的特性,越来越多地受到人们的重视。 本文从理论分析和试验研究两个方面对波浪与外壁透空双筒柱结构相互作用进行了深入的研究。应用流域内速度势的特征函数展开和开孔外壁两侧流体速度和压力差成正比的线性假设,建立了波浪与透空外壁双筒柱、透空外壁双筒柱群墩以及外壁局部开孔双筒柱群墩相互作用的线性解析模型,以求得结构所受波浪荷载及结构外侧波浪爬升。通过物理模型试验求得了反映开孔外壁状况的孔隙影响系数G,利用其计算外壁开孔双筒柱结构所受波浪力及结构外波浪爬升,并与实验结果进行了比较,对上述理论及推导的正确性及有效性进行了验证。针对影响外壁开孔双筒柱结构所受波浪荷载及结构外侧波浪爬升的因素:外壁孔隙影响系数G、相对波数ka、内外柱半径比b/a、柱内外水深比h/d、柱间距S/a、柱群排列形状以及入射波角度β,分别进行了讨论分析。 在大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室波流水槽内进行了外壁开孔双筒柱式防波堤与波浪相互作用的物理模型试验,利用试验结果对理论推导进行了验证。对实验数据进行分析,得到结构所受波浪力比及结构前波浪反射率的简化经验公式。通过与实验数据和理论计算结果的对比,验证了所得到的经验公式的正确性和有效性,可用以代替复杂的理论计算,便于实际工程中使用。